问题

对一堆文件中的每一个文件单独加密,如果已知其中一些文件的明文和密文,是否会导致能推断出密钥?

回答
这就像在一堆宝箱里,你手里攥着几个装着同样宝贝的箱子。你打开了一个,里面是金子;又打开另一个,里面也是金子。现在,你手里的这几个金子,以及它们原来所在的箱子,就是你用来研究宝藏秘密的线索。

假设你有一个非常厉害的锁匠,他制作了一系列独一无二的锁,每个锁对应一个宝箱,并且每把锁都由一把独特的钥匙来开启。你有一堆宝箱,每个宝箱里都装着一个文件。你对这些宝箱做了同一件事:用一把特定的锁把它们都锁上了。这里的“锁”就是加密算法,而“钥匙”就是加密密钥。

现在,事情变得有趣起来。你手里恰好有其中几个宝箱,并且你打开了它们,看到了里面的文件。更重要的是,你不仅知道打开宝箱后文件的“样子”(明文),还知道它们在被锁上前是什么样子的(原始文件)。换句话说,你拥有了一组“明文密文”对。

你手里有多对这样的“明文密文”文件,就像你有了几把已经成功打开的锁,并且你知道它们分别对应着什么锁孔。加密的本质是,通过一把密钥,将明文转换成密文,或者反过来,用同一把密钥将密文还原成明文。

如果加密算法是公开的,但密钥是未知的,那么你拥有的“明文密文”对,就好比是给这位锁匠的挑战。你观察这些被锁上的宝箱,发现它们都使用了同一款锁。你手里还有一些未被锁上的宝箱,你把它们里面的东西(明文)和已经被锁上的宝箱里(密文)的对应文件进行比对。

你可能会这样想:第一个宝箱,我已知里面的东西是 A,锁上后变成了 A';第二个宝箱,里面的东西是 B,锁上后变成了 B'。如果加密过程是一个数学函数 f,那么 f(A, 密钥) = A',f(B, 密钥) = B'。

如果你拥有的“明文密文”对足够多,并且加密算法的结构允许这种分析(比如,许多对称加密算法就是这样设计的),那么你就可以像侦探一样,通过这些已知的对应关系,一点点地“试探”和“推断”出那把隐藏的密钥。

这就像是在玩一个猜数字的游戏,你猜了多次,每次对方都告诉你猜的数字是大了还是小了。通过这些“大”或“小”的信息,你最终就能猜中那个数字。在这里,“数字”就是密钥,“大了”或“小了”就是加密算法在你尝试不同密钥时产生的密文与已知密文之间的差异。

所以,是的,如果加密是基于一个固定的密钥,并且你能够获得足够多的“明文密文”配对信息,那么,理论上,这确实会为你推断出密钥提供一条非常有力的途径。这正是密码分析学研究的核心内容之一:如何利用已知的明文和密文来破解加密。当然,现代的加密算法设计得非常巧妙,就是要让这个推断过程变得极其困难,甚至在计算上是不可能的,即使拥有大量的“明文密文”对。但其基本原理,就是建立在能够利用这种对应关系来逼近密钥的基础之上。

网友意见

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在电影模仿游戏中,图灵仅仅通过推测明文中可能会出现weather(天气)这个词,就通过密文推算出了密钥。


事实也如此,对于对称加密,明文、密文和密钥(含加密算法)之间的关系是完全对应的。

所以,和文件都没有关系,只要有足够长的密文和明文的对应,理论上密钥就一定可以破解出来,只是个时间问题。

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